杜氏盐藻(Dunaliella salina)是一种自然生活在海洋、盐湖等盐度较高区域的绿藻,是一种低等真核单细胞微藻。在人工控制和胁迫的条件下,能大量合成和积累β-胡萝卜素,因此它被公认为人工生产β-胡萝卜素的理想天然资源。美国、以色列、日本、澳大利亚等国家相继开展了大规模生产盐藻β-胡萝卜素的研究,并已经逐步进入了商品化;我国在该方面起步较迟,且缺乏系统性研究工作。我国拥有漫长的海岸线和许多的内陆盐湖,具有发展以盐藻为基础的β-胡萝卜素生产条件。因此,研究高密度规模化培养杜氏盐藻生产β-胡萝卜素具有重要的意义。为探讨提高杜氏盐藻生物量产率和β-胡萝卜素产率的条件,本文对杜氏盐藻培养基中的主要成分进行优化,并对其中的碳、氮、磷和盐度的最适浓度进行探究;在此基础上利用光生物反应器对杜氏盐藻的规模化培养条件(光径、培养方式)和光(光强,光质和UVA、UVB、FR)进行了优化,探究其对杜氏盐藻的生长和β-胡萝卜素的积累的影响,主要的研究结果如下:1.碳、氮、磷、NaCl是影响杜氏盐藻生长和β-胡萝卜素合成和积累的重要因子,乙酸钠和硝酸钠分别为杜氏盐藻生长的最适碳源和最适氮源;当乙酸钠浓度为0.02 mmol/L时,杜氏盐藻的β-胡萝卜素积累量最高,达到细胞干重的1.52%;以硝酸钠为氮源时,浓度为1mmol/L时,杜氏盐藻的β-胡萝卜素的积累量和β-胡萝卜素,可以达到细胞干重的1.76%,β-胡萝卜素产率达到1.8 mg/L/d,显著高于以尿素和氣化铵为氮源的实验组;在4mmol/L的磷浓度处理下,杜氏盐藻β-胡萝卜素的积累量和产率最高,分别为 31.29 mg/L 和 2.08 mg/L/d。2.为了探究杜氏盐藻培养基组成中氮、磷和NaCl浓度对杜氏盐藻的生长和β-胡萝卜素积累情况的综合影响,对NaNO3浓度、NaH2PO4 2H2O浓度和NaCl浓度应用响应面(Response surface analysis,RSM)分析法对选定的三种因素进行三因素三水平的分析,发现NaN03浓度为0.13g/L、NaH2PO4·2H2O浓度为 0.085g/L、NaCl浓度为84.25 g/L时,杜氏盐藻的生物量和β-胡萝卜素积累量均达到最大;生物量较未优化之前提高了 1.26倍,β-胡萝卜素积累量较未优化前提高了 1.83倍。3.利用平板生物反应器的高密度培养结果表明,培养条件(光径、培养方式)和光(光强,光质和UVA、UVB、FR)是影响杜氏盐藻生长和β-胡萝卜素积累量的重要因素。由于杜氏盐藻的特殊属性(运动性和趋光性),5 cm光径的平板生物反应器最适宜杜氏盐藻的生长;对杜氏盐藻培养方式进行初步探究(一次性添加,分次添加和不完全更换),发现用分次添加的培养方式更有利于杜氏盐藻细胞的生长发育。在1500-6000lux光照强度的范围内,光照强度越强,杜氏盐藻的生长越快,和其他藻种相比,杜氏盐藻对高光强有较好的适应性。在对用波长为627nm的红光、波长为470nm的蓝光、白光+红光和白光+蓝光作为光源时,杜氏盐藻在红光和蓝光中均能正常生长,但在单色光下,细胞生长明显受到抑制。在正常光源下补充红光时,比正常光源照射下,细胞密度有所增加,说明红光对杜氏盐藻的生长有促进作用;在正常光源下补充蓝光时,比正常光源照射下,细胞密度没有增加,说明蓝光对杜氏盐藻的生长没有明显促进作用。在对波长为627 nm的红光和波长为470 nm的蓝光添加5%的UVA(波长为352 nm、370nm 和 395nm)、UVB(波长为 315nm)和 FR(波长为 720nm)研究发现,各个波长的UVA对杜氏盐藻的生物量影响不显著,但对β-胡萝卜素产率有较大影响,产率显著注提高,其中波长为390nm的UVB对β-胡萝卜素产率提高最高,为0.12 mg/L/d。UVB和FR对杜氏盐藻的生物量和β-胡萝卜产率有明显的抑制作用。4.对获得的优化培养条件在反应器内进行了验证,所培养杜氏盐藻的实际生物量为3.17g/L,β-胡萝卜素积累量为39.24mg/L,比未优化之前生物量提高了 1.61倍,β-胡萝卜素积累量提高了 2.2倍。